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Die Erfindung betrifft ein Planetengetriebe mit einer
Synchronisiereinrichtung nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1.
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Aus der DE 195 06 987 A1 ist eine
Synchronisiereinrichtung mit einem Lamellenpaket bekannt geworden, bei dem für
beide schaltbaren Seiten der Synchronisiereinrichtung
zusammen ein einziges Lamellenpaket benötigt wird. Das
Lamellenpaket ist so zwischen zwei Bauteilen einer Schiebemuffe
vorgesehen, dass es axial von einem Federelement,
beispielsweise einer Tellerfeder, permanent unter eine
Vorspannung versetzt wird. Die Synchronisierung weist eine
Kupplungsverzahnung auf, die gegenüber dem zu schaltenden
Zahnrad angefedert ist. Dazu sind beispielsweise zwischen
dem Synchronkörper und dem Zahnrad Kupplungskörper
vorgesehen, beispielsweise in Form von Kupplungsscheiben, die mit
einer Innenverzahnung in eine entsprechende Außenverzahnung
auf dem Zahnrad oder auf der Getriebewelle eingreifen
können. Die Kupplungskörper sind begrenzt axial verschiebbar,
wobei einerseits der Synchronkörper und andererseits eine
zwischen Kupplungskörper und Zahnrad angeordnete
Federeinrichtung, beispielsweise eine Wellfeder, axiale Begrenzung
bilden. Der Kupplungskörper ist dabei axial maximal so weit
in Richtung auf das Zahnrad verschiebbar, bis die Wellfeder
flach wischen Kupplungskörper und Zahnrad liegt. Die
Kupplungskörper weisen eine möglichst geringe Masse auf. Die
Vorspannung kann auch durch eine Federeinrichtung erzielt
werden, die sich aus der Gestaltung der Reiblamellen
ergibt. So können Reiblamellen verwendet werden, die in Form
von Wellfeder im unverspannten Zustand ausgebildet sind
und beim Einbau derart zusammengepresst werden, dass das
verpresste Lamellenpaket flache oder nahezu flache Lamellen
aufweist, wobei die Vorspannung aus dem Zurückstreben in
die Ausgangsform resultiert. Durch Form- und
Materialauswahl kann fein dosiert Einfluss auf die Vorspannung
genommen werden. Diese Vorspannung bewirkt, dass das
Lamellenpaket im ungeschalteten Zustand der Synchronisierung ohne
Reibung der einzelnen Lamellen aneinander zusammen mit dem
Synchronkörper und der Getriebewelle, auf der die
Synchronisierung angeordnet ist, umläuft.
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Die Schiebemuffe weist eine radial äußere Fangverzahnung
auf, die mit Fangverzahnungen an den jeweiligen zu
schaltenden Zahnrädern korrespondiert. Die Fangverzahnung an den
Zahnrädern kann an separaten Bauteilen vorgesehen sein, die
gegenüber dem Zahnrad angefedert sein können und mit den
Zahnrädern beispielsweise über eine Verzahnung verbunden
sind. Durch die Anordnung der Fangverzahnung in separaten
Bauteilen an den Zahnrädern kann die Masse der
Fangverzahnung gering gehalten werden. Die Schiebemuffe weist
weiterhin eine radial innenliegende Kupplungsverzahnung auf. An
dieser Stelle weist die Kupplungsverzahnung in axialer
Richtung eine geringere Breite auf als im Bereich der
Fangverzahnung, so dass die Fangverzahnung an der Schiebemuffe
mit der Fangverzahnung an den Zahnrädern früher in
Verbindung treten kann als die Kupplungsverzahnungen von
Schiebemuffe und Kupplungskörper. Der Inhalt der Anmeldung soll
hier vollinhaltlich eingeschlossen werden. Die
Synchronisierung ist auch für Planetengetriebe verwendbar, benötigt
aber noch einen großen Bauraum.
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Aus der WO 90/10806 ist eine Synchronisierung für ein
Planetengetriebe bekannt geworden, wie es üblicherweise als
Gruppengetriebe in Zwei-Gruppen-Getrieben oder Drei-
Gruppen-Getrieben von Kraftfahrzeugen, insbesondere
Nutzfahrzeugen, verwendet wird. Bei dieser Art Planetengetriebe
laufen in einer drehmomentübertragenden Schaltstellung die
Verzahnungen nicht ineinander ab, sondern laufen als ein
dann zusammenhängendes Bauteil um. In dieser Stellung kann
es in den Verzahnungen zu Passungsrost kommen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
kleinbauende Synchronisierung für ein Planetengetriebe
aufzuzeigen.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Synchronisierung
mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Ausgestaltungen sind
Gegenstand von Unteransprüchen.
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Erfindungsgemäß wird eine Synchronisiereinrichtung
vorgeschlagen für ein Planetengetriebe mit einem auf einer
Antriebswelle angeordneten Sonnenrad, mit Planetenrädern,
die mit dem Sonnenrad zumindest zeitweise kämmen und die
auf einem Planetenträger angeordnet sind und mit einer
Abtriebswelle, die mit dem Planetenträger verbindbar ist. Der
Antriebswelle ist ein erstes angefedertes Lammellenpaket
zugeordnet, das wenigstens eine Lamelle mit einer
Fangverzahnung umfasst. Dem Planetenträger ist ein zweites
angefedertes Lamellenpaket zugeordnet, das ebenfalls wenigstens
eine Lamelle mit einer Fangverzahnung umfasst. Eine axial
verschiebbare Schiebemuffe weist eine erste Schaltstellung
auf, in der eine Drehmomentübertragung zwischen dem
Planetenträger und der Abtriebswelle zur Bildung eines
Untersetzungsverhältnissen gebildet ist, und die Schiebemuffe weist
eine zweite Schaltstellung auf, in der eine direkte
Verbindung der Antriebswelle mit der Abtriebswelle einstellbar
ist zur direkten Übertragung des Drehmomentes. Die
Schiebemuffe weist zudem eine dritte Schaltstellung auf, in der
eine Verzahnung der Schiebemuffe zur Bildung eines
Synchronmomentes gleichzeitig in die Fangverzahnung des ersten
Lamellenpaketes und in die Fangverzahnung des zweiten
Lamellenpaketes eingreift. In einer vorteilhaften
Ausgestaltung weist ein Lamellenpaket zwei Lamellen mit einer
Reibbeschichtung auf und eine dazwischenliegende Lamelle, die
die Fangverzahnung aufweist. Vorzugsweise besitzen die
Lamellen Papierbeläge. Eine vorteilhafte Ausbildung zeigt die
Lamelle, die die Fangverzahnung trägt, in Form einer
Wellfeder ausgebildet, wodurch die Lamellen anfedert werden. In
einer Ausgestaltung wird die Anfederung durch eine
Wellfeder erzeugt, in einer andern Ausgestaltung durch eine
Spiralfeder. Eine weitere Ausführung zeigt das Lamellenpaket
durch eine Tellerfeder angefedert.
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Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher
erläutert.
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Es zeigen:
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Fig. 1 ein Planetengetriebe mit
Synchronisiereinrichtung in direkter Verbindung;
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Fig. 2 das Planetengetriebe nach Fig. 1 in
Synchronisierposition und
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Fig. 3 das Planetengetriebe in untersetzter
Verbindung.
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Die Fig. 1 zeigt in einem Getriebegehäuse 2 ein
Planetengetriebe 4 mit einem Sonnenrad 6, das mit einer
Antriebswelle 8 des Planetengetriebes 4 über eine
Verzahnung 10 drehfest verbunden ist. Die Antriebswelle 8 ist im
Getriebegehäuse 2 in einem Lager 12 drehbar gelagert. Auf
einem Lager 14 drehbar gelagert ist ein Planetenträger 16,
auf dessen Planetenachse 18 mehrere Planetenräder 20
drehbar gelagert sind, von denen hier ein Planetenrad gezeigt
ist. Das Planetenrad 20 läuft mit seiner Verzahnung 22
einerseits in der Innenverzahnung 28 des Hohlrades 24 und
andererseits auf der Außenverzahnung 26 des Sonnenrades 6.
Das Hohlrad 24 ist fest im Getriebegehäuse 2 angeordnet.
Der Planetenträger 16 weist eine Innenverzahnung 30 auf, in
die eine Außenverzahnung 32 einer Schiebemuffe 34
eingreifen kann. Die Schiebemuffe 34 ist über eine Verzahnung 36
drehfest mit der Abtriebswelle 38 verbunden und in der
Verzahnung 36 axial entlang der Drehachse 40 auf der
Abtriebswelle 38 verschiebbar. Dabei kann die Schiebemuffe 34
verschiedene Schaltstellungen der Synchronisiereinrichtung 42
einnehmen, von denen in der Fig. 1 eine Schaltstellung
gezeigt ist. Die Abtriebswelle 38 ist im Getriebegehäuse 2 in
einem Lager 44 drehbar gelagert.
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Als ein Teil der Synchronisiereinrichtung 42 ist im
Sonnenrad 6 ein Lamellenpaket 46 angeordnet, das hier aus drei
Lamellen 48, 50 und 52 besteht. Die Lamellen 48 und 52 sind
über eine Verzahnung drehfest mit dem Sonnerad 6 verbunden,
während sich die Lamelle 50 innerhalb des Sonnenrades 6 um
die Drehachse 40 verdrehen kann. Die Lamelle 50 weist eine
Fangverzahnung 54 auf, in die die Außenverzahnung 32 der
Schiebemuffe 34 eingreifen kann. Das Lamellenpaket 46 wird
innerhalb des Sonnenrades 6 axial von einem
Sicherungsring 56 gehalten, gegen den das Lamellenpaket 46 von einer
auf dem Umfang verteilten Anzahl von Spiralfedern 58
gedrückt wird, von denen hier eine Spiralfeder 58 gezeigt
ist. Dadurch steht das Lamellenpaket 46 unter einer
ständigen Vorspannung. Das gesamte Lamellenpaket 46 dreht jeweils
mit dem Bauteil um und weist dessen Drehzahl auf.
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In gleicher Weise ist im Planetenträger 16 ein
Lamellenpaket 60 angeordnet, das hier aus drei Lamellen 62, 64 und 66
besteht. Die Lamellen 62 und 66 sind über eine Verzahnung
drehfest mit dem Sonnerad 6 verbunden, während sich die
Lamelle 64 innerhalb des Sonnenrades 6 um die Drehachse 40
verdrehen kann. Die Lamelle 64 weist eine Fangverzahnung 68
auf, in die die Außenverzahnung 32 der Schiebemuffe 34
eingreifen kann. Das Lamellenpaket 60 wird innerhalb des
Planetenträgers 16 axial von einem Sicherungsring 70 gehalten,
gegen den das Lamellenpaket 60 von einer auf dem Umfang
verteilten Anzahl von Spiralfedern 72 gedrückt wird, von
denen hier eine Spiralfeder 72 gezeigt ist. Dadurch steht
auch das Lamellenpaket 60 unter einer ständigen Vorspannung
und auch das gesamte Lamellenpaket 60 dreht mit dem
Planetenträger 16 um und weist dessen Drehzahl auf.
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In der Fig. 1 greift die Verzahnung 36 in die
Außenverzahnung 74 der Antriebswelle 8 ein und verbindet dadurch die
Antriebswelle 8 und die Abtriebswelle 38 direkt. Das
Drehmoment wird dabei direkt über die Schiebemuffe 34
übertragen und muss nicht über Sonnenrad 6, Planetenräder 20 und
Planetenträger 16 von der Antriebswelle 8 auf die
Abtriebswelle 38 übertragen werden. Dadurch ist das Risiko von
Passungsrost in den Verzahnungen von Sonnenrad 6 und
Planetenrädern 20 verringert bzw. vermieden.
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Soll nun aus dieser Schaltstellung der direkten
Verbindung der Wellen durch die Schiebemuffe 34 eine
Untersetzung durch das Planetengetriebe 4 erzielt werden, so muss
die Schiebemuffe 34 in der Zeichnungsebene nach rechts
bewegt werden. Dabei verlässt die Verzahnung 36 an der
Schiebemuffe 34 die Außenverzahnung 74 an der Antriebswelle 8,
während die Außenverzahnung 32 an der Schiebemuffe 34 in
der Fangverzahnung 54 des Lamellenpaketes 46 verbleibt.
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Anschließend erfasst die Außenverzahnung 32 die
Fangverzahnung 68 am Lamellenpaket 60. Dabei rutschen zunächst die
Lamellen 62, 64 und 66 aneinander vorbei und erzeugen ein
Reibmoment in dem durch die Feder 72 zusammengepressten
Lamellenpaket 60 bis sich der Planetenträger 16 und das
Sonnenrad 6 relativ zueinander nicht mehr verdrehen. Dann
wird die Schiebemuffe 34 weiter verschoben, bis die
Außenverzahnung 32 in die Innenverzahnung 30 am
Planetenträger 16 eingreift.
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Diese Schaltstellung wird in der Fig. 3 dargestellt.
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Das Drehmoment wird in dieser Schaltstellung von der
Antriebswelle 8 auf das Sonnenrad 6 und über die
Planetenräder 20 und den Planetenträger 16 auf die Abtriebswelle 38
zur Bildung einer Untersetzung übertragen. Hierdurch wird
eine kleinbauende Synchronisierung für ein Planetengetriebe
erreicht, die gleichzeitig auch eine direkte Übertragung
von Drehmoment zwischen Antriebswelle und Abtriebswelle
ermöglicht.
Bezugszeichen
2 Getriebegehäuse
4 Planetengetriebe
6 Sonnenrad
8 Antriebswelle
10 Verzahnung
12 Lager
14 Lager
16 Planetenträger
18 Planetenachse
20 Planetenrad
22 Verzahnung
24 Hohlrad
26 Außenverzahnung
28 Innenverzahnung
30 Innenverzahnung
32 Außenverzahnung
34 Schiebemuffe
36 Verzahnung
38 Abtriebswelle
40 Drehachse
42 Synchronisiereinrichtung
44 Lager
46 Lamellenpaket
48 Lamelle
50 Lamelle
52 Lamelle
54 Fangverzahnung
56 Sicherungsring
58 Spiralfeder
60 Lamellenpaket
62 Lamelle
64 Lamelle
66 Lamelle
68 Fangverzahnung
70 Sicherungsring
72 Spiralfeder
74 Außenverzahnung